Raspberry Pi 3B、カメラモジュール、iRobot Createのセットアップ完全ガイド（CS424向け）

1. はじめに

   Raspberry Pi 3 Model Bは、USB、Wi-Fi、Bluetooth、Ethernet、HDMI、オーディオ、GPIOピンを備えた多機能シングルボードコンピューターです。CS424ではこのボードでiRobot Createを制御し、その堅牢なハードウェア（4コア1.2GHzプロセッサー、1GB RAM）を活用します。最小限必要なハードウェア：

   • Raspberry Pi 3Bマザーボード
   • 32GB microSDカード（必要ならアダプター付き）
   • 5V電源（例：CanaKit）
   • ビジョン用Raspberry Pi Camera Module v2
   このチュートリアルではOSインストール、Wi-Fi設定、ディスカバリプロトコル設定、ロボットとの無線通信確保をカバー。Piの露出した電気接点の取り扱い安全上の注意も含みます。
2. Raspbianオペレーティングシステムのインストール
   1. 方法1：NOOBS（New Out-of-Box Software）使用

      NOOBSが最も簡単。Raspberry Pi Downloadsから「offline and network install」パッケージをダウンロードし、NOOBSインストールガイドに従う。ZIPを解凍し内容をmicroSDカードにコピー。安全にイジェクトして破損防止。

      カード挿入しHDMIディスプレイ、USBキーボード、マウス接続してPi起動。OSインストールウィザードでロケール、タイムゾーン、ユーザー認証情報を設定。Raspbianインストール完了後、設定セクションへ進む。

   2. 方法2：Raspbianイメージ直接フラッシュ

      Raspberry Pi OS Downloadsからフルデスクトップイメージをダウンロード。Mac、Linux、Windows各プラットフォーム向け手順（Mac、Linux、Windows）に従いmicroSDカードに書き込み。フラッシュ後カードをPiに挿入し電源オンで初回ブート完了。

3. 初期設定
   1. ホスト名設定

      /etc/hostsと/etc/hostnameを編集し、デフォルトraspberrypiをrobotpi4等のユニーク名に変更（グループ番号で「4」置換）。sudo nano等で編集、保存して終了。

   2. Wi-Fi設定

      /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.confにホームネットワーク認証情報追加：

      network={
          ssid="your_home_wifi_name"
          psk="your_home_wifi_passphrase"
          key_mgmt=WPA-PSK
      } 

      IllinoisNet Enterpriseの場合、パスワードハッシュ生成：

      echo -n 'your_netid_password' | iconv -t utf16le | openssl md4 

      生成ハッシュを設定ブロックに挿入：

      network={
          ssid="IllinoisNet"
          key_mgmt=WPA-EAP
          proto=WPA2
          eap=PEAP
          ca_cert="/etc/ssl/certs/AddTrust_External_Root.pem"
          identity="your_net_id"
          password=hash:6602f435f01b9173889a8d3b9bdcfd0b
          phase1="peapver=0"
          phase2="MSCHAPV2"
      } 

      ハッシュとyour_net_idを適宜置換。シェル履歴から平文パスワード削除：history -cw。

   3. ネットワークインターフェースのDHCP有効化

      /etc/network/interfacesで全manualをdhcpに変更：

      auto lo
      iface lo inet loopback
      iface eth0 inet dhcp
      allow-hotplug wlan0
      iface wlan0 inet dhcp
      wpa-conf /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
      allow-hotplug wlan1
      iface wlan1 inet dhcp
      wpa-conf /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf 

   4. シンプルなディスカバリプロトコル設定

      ネットワークインターフェース起動時に中央サーバーへ通知するスクリプト作成。実行：

      sudo touch /etc/network/if-up.d/robotpi
      sudo chmod 755 /etc/network/if-up.d/robotpi
      sudo nano /etc/network/if-up.d/robotpi 

      以下内容挿入（エディターでバッククォートを実際のバッククォートに置換）：

      #!/bin/sh
      curl --data "hostname=$(hostname)&data=$(ifconfig)" \
       https://apollo3.cs.illinois.edu/robotpi/controller.py/send_heartbeat 

      保存終了。sudo rebootで再起動し変更適用。

4. SSHまたは直接カード編集による代替初期設定
   1. 有線接続経由

      PiをEthernetケーブルでルーター接続。起動後、ルーター管理パネルやraspberrypi.localへのpingでIP（例：192.168.x.x）特定。SSH接続：

      ssh [email protected] 192.168.x.x 

      上記と同様にホスト名、Wi-Fi、DHCP、ディスカバリ設定適用。

   2. 直接microSDカード編集（ブート不要）

      Linuxシステム（またはUbuntu Live USB）起動、microSDカード挿入、ルートファイルシステムマウント。ディレクトリは通常/media/username/または/run/media/username/。ブート時と同じファイルを編集だがパスにドットプレフィックス追加（例：./etc/hosts）。編集後アンマウントし安全にイジェクト。

5. セットアップテスト

   microSDカードとCanaKit電源でPi起動。数分待機後、ネットワーク接続済みコンピューターのブラウザでhttps://apollo3.cs.illinois.edu/robotpiへアクセス。ダッシュボードにアクティブRaspberry Piノード一覧表示（ホスト名、タイムスタンプ、無線IP）。

   表示IPでPiへSSH接続確認：

   ssh [email protected] 10.195.29.33 

   デフォルトパスワードraspberry（未変更時）。安全シャットダウン：sudo shutdown now。即時再起動：sudo reboot now。